• 지구물리와물리탐사
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• 제27권2호
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• pp.144-153
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• 2024

최근 탄성파를 기반으로 건축물 안전진단(structure health monitoring, SHM)을 수행하는 방법들에 대한 연구들이 많이 수행되고 있다. 특히 지구물리탐사에서 주로 적용되어 오던 배경 잡음을 이용하는 탄성파 간섭법(seismic interferometry)이 SHM에 많이 적용되고 있다. 탄성파가 건축물 내부로 전파하며 발생하는 건축물의 반응을 분석하여 건축물의 강성 변화를 추정할 수 있을 뿐만 아니라, 건축물의 손상 여부와 그 위치도 평가할 수 있다. SHM에 적용되는 탄성파 간섭법에 대해 분석한 뒤 실제 적용 사례들도 분석한 결과, 탄성파 간섭법은 건축물의 안정성 평가나 모니터링 등에 적용할 수 있는 건축물 손상 탐지 평가 방법으로써 매우 효과적으로 활용할 수 있다고 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.141-152
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• 2007

극한하중을 견딜 수 있도록 설계된 구조물이라도 내재된 확률변수의 불확실성 때문에 구조물의 응답특성을 평가하는데 있어서 기존의 결정론적 방법에 비해 확률유한요소법을 이용하는 것이 보다 합리적일 것이다. 따라서 본 연구에서는 실제 시공된 사장교를 대상으로 확률변수가 교량의 안전성에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위해 민감도 분석을 수행하였다. 초기형상해석을 수행한 후, 확률유한요소해석 및 민감도 분석과정의 효율성을 위해 섭동법을 이용하여 해석프로그램을 개발하였다. 개발된 해석프로그램의 정확성은 몬테카르로 시뮬레이션 방법에 의한 해석프로그램을 개발하여 검증하였다. 각각의 확률변수의 변동계수에 따른 대상 사장교의 응답에 대한 민감도 분석을 수행한 결과, 외부하중에 의한 영향이 지배적인 것을 확인할 수 있었다. 부재강성 및 케이블의 긴장력 등도 부재에 따라 큰 영향을 나타내므로, 구조물 설계 시 개발된 프로그램이 안전성 확보에 기여할 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권11호
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• pp.93-101
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• 2012

모래다짐말뚝(SCP)는 연약지반 내에 다짐에 의해 형성된 모래말뚝을 조성하여 지반 개량효과를 극대화하는 공법이다. 점성토 지반에서는 압밀촉진 및 배수 효과, 느슨한 모래지반에서는 다짐 등을 통해 액상화 대책공법으로 주로 사용되고 있다. SCP의 설계에 있어 강성이 큰 SCP 본체 부분도 함께 고려하지 않으면 과도하게 안전을 고려한 설계가 되며 시공비용이 늘어나 경제적으로도 불리할 가능성이 매우 높다. SCP 타설에 의한 지반 내의 응력상태의 변화나 다짐 메커니즘에 대해서는 지금까지의 연구 결과에 의해 어느 정도 구명되었으나, SCP와 원지반을 복합지반으로 고려한 연구는 사례가 적어 충분히 설명될 만큼 연구 성과를 얻지 못하고 있다. 이에 본 연구에서는 SCP 개량지반을 SCP와 원지반으로 구성된 복합지반으로 취급하였으며, SCP 타설에 의한 응력상태나 밀도변화를 모사한 요소시험(CID test)을 수행하여 SCP 시공에 따른 원지반의 응력상태의 변화를 $K_0$와 SCP 치환율의 관계를 통해 고찰하였다. 동시에 반복삼축압축 시험장치를 이용하여 SCP의 시공과정을 실내에서 재현할 수 있는지에 대해도 검토하였다. 시험결과 SCP 시공 초기 원지반의 응력상태의 변화가 가장 크게 발생하고 있으며, 특정 시점 이후에는 SCP 시공을 위한 진동이 지반의 응력특성 변화에 큰 영향을 미치지 못하고 있었다. 또한 SCP에 의한 원지반의 거동을 실내에서 재현하기 위해서는 케이싱 진동에 해당하는 반복재하를 실시하는 것이 반드시 필요하다고 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.75-91
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• 2014

횡하중이 작용하는 짧은말뚝의 지지거동에 영향을 미칠 수 있는 인자들에 대한 분석을 문헌과 사례를 통해 제시하였다. 가상고정점은 $1/{\beta}$를 일률적으로 적용하는 것보다 지반의 강성에 따라 적용되어야 하고, Chang(1937)법과 P-Y 해석법이 유사한 고정점 위치를 예측하였다. 점성토의 수평지지력은 실내와 현장이 다른 특성을 보였고, 평가방법은 실내시험에서는 모두 과소예측을 하였고, 현장은 과소 또는 과대 예측을 한다. 현장실험에서는 Hansen(1961)법이 비교적 실측에 근접한 예측결과를 제시하였다. 사질토의 수평지지력 평가법은 실내시험에서는 과대예측을 하였고, 현장도 대부분 과대예측한다. 경험적 수평지지력 분포도를 사용한 Zhang(2005)법이 비교적 실측에 근접한 예측 결과를 보였다. 본 연구에서는 점성토 지반에 대하여 극한수평지지력 분포도 및 산정방법을 제안하였다. 제안법은 다른 방법에 비해 실측과 가장 근접한 결과를 추정하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.381-388
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• 2010

이 논문에서는 내진상세가 적용되지 않은 RC골조의 지진 거동 특성을 파악하였다. 해석 대상 건물은 내진 규준의 적용을 받지 않고 중력하중만을 고려하여 설계되었다. 원형철근이 주철근으로 사용되었으며, 부재는 낮은 수준의 전단력을 견딜 수 있는 최소한의 스터럽이 사용되어 코어 부분의 구속효과는 거의 없다. 평면비정형성을 가진 건물의 경우, 푸쉬오버 해석을 통해서는 비틀림으로 인한 평면상에서 연단부의 손상집중을 파악할 수 없으므로 비선형 동적해석을 사용하는 것이 바람직하다. 섬유요소를 이용한 비선형 동적해석은 양방향 지진하중과 비틀림 거동의 영향을 받는 RC골조의 거동을 성공적으로 예측할 수 있었다. 하지만, 보다 진보된 응답 예측을 위해서는 부착 미끄러짐과 같은 보-기둥 접합부의 국부거동을 정밀하게 나타내는 모델링 요소의 개발이 필요하다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제24권9호
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• pp.667-674
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• 2014

선박의 추진축계는 외부 변동 부하에 의해서 축계 손상을 일으킬 수 있다. 이러한 추진축계의 동역학적인 특성은 운전 중에 일어나는 공진을 견딜 수 있거나 또는 피하도록 설계 및 최적화 해야 한다. 이러한 공진은 대빙급 선박의 추진시스템의 설계에 요구되는 프로펠러에서 유체역학적인 상호작용에 기인한다. 추진축계는 프로펠러와 대빙 사이의 상호관계로 인한 과도부하와 시스템의 공진에 의해서 진지한 응력을 받게 된다. 이 논문은 대빙이 적용된 극지 연구 선박에서 추진축계의 과도비틀림 진동응답을 검토하고자 한다. 추진축계는 전기모터로 구동되는 원동기, 탄성커플링 기어 및 프로펠러로 구성되어 있다. 이론적인 해석은 프로펠러의 대빙 부하를 기진력으로 과도비틀림진동 해석을 수행하였다. 그리고 실선에서 비틀림 진동을 계측하고 공진점을 확인하고 이를 이용하여 추진축계 한계 설계 토크에 대한 적용된 평가 요소를 국제선급연합 규정과 비교하였다. 전기모터를 갖는 추진축계에서 공진을 초래하는 탄성커플링의 강성 선정의 영향을 검토하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.555-567
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• 2013

철골구조의 층고를 절감을 위해 유럽을 중심으로 춤이 깊은 데크를 사용한 슬림플로어 공법이 개발되어 적용되고 있다. 국내에서도 장스팬과 층고절감을 요구하는 건물이 증가하고 있지만 7m이상 장스팬에 춤이 깊은 데크를 적용 시 과도한 처짐에 의한 사용성 문제를 초래한다. 따라서 본 연구는 장스팬에 적용되는 춤이 깊은 데크의 콘크리트 타설시 처짐의 사용성 및 개방형 단면의 불안정성에 의한 휨비틀림 등의 문제를 개선하는 방안으로 Cap형태의 plate(이하 '캡 플레이트')를 두가지 형태(Flat, Hat)로 개발하고 보강 길이와 위치의 최적화를 이론적 계산을 통해 도출하였다. 이 캡플레이트를 춤이 깊은 데크의 골상부에 일정 간격으로 설치하여 상부 개방형 불안전성을 극복하고 단면의 강성을 증대시켜 중앙부 처짐을 제어하고자 한다. 캡 플레이트의 설치위치와 보강길이에 따른 휨서능 개선의 효과를 해석과 실험을 통해 검증하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.611-617
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• 2018

대형구조물의 효과적인 구조 안전성 확보를 위해서는 결함탐지기술을 포함한 건전성 모니터링의 적용이 필요하다. 본 연구에서는 보 구조물에 발생하는 균열위치와 균열크기를 추정하기 위하여 다음과 같은 2단계의 균열추정방법을 제안한다. 우선, 보 구조물의 분포 국부 변형률 계측결과를 이용하여 변형률 모드형상을 구하고, 이에 대한 수정 라플라시안(Laplacian) 연산을 통하여 균열발생 영역을 추정한다. 이후, 가속도 측정을 통하여 구한 고유주파수와 신경망기법을 이용하여, 미리 추정된 균열발생 영역을 대상으로 균열위치와 균열크기를 추정한다. 이때, 신경망을 훈련시키기 위하여, 에너지법에 의해 유도된 균열보의 등가휨강성을 이용하여 균열보의 고유주파수를 해석적으로 구한다. 기법을 검증하기 위하여 알루미늄 캔틸레버 보에 대한 손상실험을 수행하였다. 인위적으로 실험체에 균열을 가한 후 자유진동실험을 수행하여 동적 변형률과 가속도를 계측하고 이를 이용하여 변형률 모드형상과 고유주파수를 구하였다. 변형률 모드형상에 대한 수정 라플라시안 연산을 통하여 균열발생 영역을 추정하고, 고유주파수와 신경망기법을 이용하여, 미리 추정된 균열발생 영역에 대하여 균열위치와 균열크기를 판정하였다. 3가지 손상경우에 대한 균열발생 영역의 추정결과는 실제 영역과 잘 일치하였으며, 균열위치와 균열크기 추정결과의 정확성을 상당히 향상시킬 수 있었다. 제안된 기법은 장대구조물에 대한 구조물 건전성 모니터링에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.111-118
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• 1996

선체구조는 기본적으로 판부재로 구성되어 있으며, 그 강도는 각 판부재의 강성과 강도에 따라 좌우된다. 판부재의 좌굴 검토(check)는 치수결정 및 강도평가시 가장 중요한 설계 과정중의 하나이다. 따라서, 보다 효과적이고 정확도있는 설계를 수행하기 위하여 합리적인 좌굴식이 개발되어야 한다. 기존선급들의 좌굴강도 평가식들은 판부재에 대한 면내 압축력과 전단력은 고려하고 있으나, 면내 인장력에 의한 영향은 무시하고 강도 평가가 이루어지고 있다. 따라서, 면내 인장력이 좌굴강도에 어떤 영향을 미치는 가를 검토한후, 보다 정확한 좌굴강도 평가법이 정립될 필요가 있다. 본 연구에서는 면내인장력을 고려한 판부재의 좌굴 설계공식이 이론해 또는 참고논문으로부터 얻어졌고 이것을 간이식 형태로 유도하였다. 개발된 좌굴 강도평가식의 정확도를 검증하기 위하여 이론해, 다른 기존평가식(Ueda), 기존선급식(LR) 그리고 판부재에 대한 탄소성 대변형 구조해석 결과치와 비교하였다. 그 결과, 탄성좌굴이 일어나는 경우에는 본 제안식에 의한 좌굴상관관계가 이론식 또는 탄소성 대변형 구조해석 결과치와 잘 일치하였으며, 탄소성 좌굴이 일어나는 경우에도 순수전단력 또는 압축력만 작용시의 구조해석에 의한 좌굴임계치가 기존 소성수정식에 의한 좌굴임계치와 서로 일치하면 개발된 좌굴평가식에 의한 좌굴상관관계가 구조해석 결과치와 비교적 잘 일치하였다. 따라서, 본 제안식은 판부재의 좌굴 평가시 보다 정확도 높게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권9호
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• pp.47-58
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• 2014

본 연구에서는 해상풍력발전시스템(NREL 5 MW) 하중해석을 위해 필요한 기초구조물과 해저지반간의 상호작용 모델링 방안을 모색하고, 해상풍력시스템 해석프로그램인 GH-Bladed를 활용하여 하중해석을 수행함으로 지반모델링 방법과 설계하중조건에 따른 기초구조물 설계하중을 비교 분석하였다. 또한 상기 하중해석 결과를 기초구조물 해석프로그램 L-Pile에 적용하여 기초구조물 단면에 대한 안정성 검토를 수행하였다. 본 논문에서 정리한 기초구조물 모델링 방법인 고정단, winkler spring, coupled spring 모델과 설계하중조건 DLC 1.3, DLC 6.1a, DLC 6.2a의 해석결과를 바탕으로 모노파일의 단면변화를 관찰하였다. 그 결과 모든 설계하중조건에서 고정단, coupled spring 모델의 경우 모노파일의 단면이 직경 7 m, 두께 80 mm로 산정되었으며, winkler spring 모델을 적용하여 해석을 수행한 결과 모노파일의 단면이 직경 5 m, 두께 60 mm로 산정되었다. 본 연구를 통해 지반-기초구조물간의 상호작용 모델링 방법이 기초구조물의 설계 단면을 결정하는 하중해석 결과에 영향을 미친다는 것을 파악하였으며, 이러한 영향을 고려하여 해상풍력시스템 기초구조물을 설계한다면 기초구조물 설계 시 발생할 수 있는 과다 과소설계 가능성을 최소화할 수 있을 것으로 기대된다.